空时信道MIMO无线传输系统遗传优化方法技术方案

本发明专利技术涉及通信技术。本发明专利技术是要显著提高MIMO系统的数据传输率、系统容量及频谱效率，提供了一种空时信道MIMO无线传输系统遗传优化方法，其技术方案可概括为：首先接收到输入的基带信号，将该基带信号传送给其对应的虚拟信道向量模块，每一个虚拟信道向量模块根据设置的复加权值对输入的基带信号进行复加权操作，并将所有复加权后的基带信号进行合并后传输给对应的信号发射端进行发送，反馈信息接收端实时接收由系统接收端发送来的反馈信息，并传输给空时优化模块，空时优化模块根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值，并对其进行设置。本发明专利技术的有益效果是，提高数据传输率，适用于MIMO系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信技术，特别涉及MIMO无线传输技术。
技术介绍
MIMO(多输入多输出)技术利用发射端与接收端的多天线的不同空间位置所形成的无线信道并行传输多路数据流，能明显提高无线通信系统的数据传输率及系统容量，是现代无线通信技术的一个重要的发展方向，具有广泛的应用前景。现有MIMO系统的系统框图参见图1，其发射端具有NT路输入基带数据流x1(t)，x2(t)，…，及NT根发射天线(NT＝1，2，…),xm(t)∈{±1

【技术保护点】
空时信道MIMO无线传输系统遗传优化方法，应用于空时信道MIMO无线传输系统发射端，所述空时信道MIMO无线传输系统发射端包括多路信号发射端，每一路信号发射端包括一个调制滤波放大模块及一根发射天线；该系统发射端还包括多个虚拟信道向量模块、反馈信息接收端及空时优化模块，每一个虚拟信道向量模块对应至少一个信号输入端，每一个信号输入端仅对应一个虚拟信道向量模块，每一个虚拟信道向量模块的输出端仅与一路信号发射端一一对应连接，所述反馈信息接收端与空时优化模块连接，空时优化模块与每一个虚拟信道向量模块连接，空时优化模块与每一个信号输入端连接；所述虚拟信道向量模块用于根据设置的复加权值对与其连接的每一个信号输入端输入的基带信号进行复加权操作，并将所有复加权后的基带信号进行合并后传输给对应的信号发射端；所述反馈信息接收端用于接收由系统接收端发送来的反馈信息，并传输给空时优化模块；所述空时优化模块用于根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值，并对其进行设置，其特征在于，包括以下步骤：A、信号输入端接收到输入的基带信号，将该基带信号传送给其对应的虚拟信道向量模块；B、每一个虚拟信道向量模块根据设置的复加权值对与其连接的每一个信号输入端输入的基带信号进行复加权操作，并将所有复加权后的基带信号进行合并后传输给对应的信号发射端进行发送；C、反馈信息接收端实时接收由系统接收端发送来的反馈信息，并传输给空时优化模块，空时优化模块根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值，并对其进行设置，回到步骤B，所述空时优化模块根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值的方法为采用遗传算法搜索全局最优系统虚拟信道向量，其中，设发射天线数量为NT，也为输入信号向量的数量，接收天线数量为LR，w为系统虚拟信道向量，表示为：这里，向量wm表示第m个虚拟信道向量，包括Nm个虚拟信道wmn，表示为：(m＝1,2,……,NT)，wmn表示每个基带输入信号xmn(t)所对应的虚拟信道，具体为：Nm指代第m个虚拟信道向量模块所对应的信号输入端的数量，n＝1,2,……,Nm，xmn(t)是指第m个虚拟信道向量模块中第n个信号输入端输入的基带输入信号，向量xm(t)是指第m个虚拟信道向量模块的输入信号向量，其包括Nm个基带输入信号xmn(t)(n＝0,1,…,Nm)，xmn(t)为复数信号，表示为(m＝1,2,…,NT)；设种群大小为SE，终止进化代数为KE，并将空时信道MIMO无线传输系统发射端的每个系统虚拟信道向量作为一个个体；在第k代，第s个个体，即第s个系统虚拟信道向量表示为其中，(k＝0,2,…,KE；s＝1,2,…,SE；m＝1,2,…,NT)是第s个个体的第m个虚拟信道向量；令表示在第k代，整个群体搜索到的全局最优解，其中，(m＝1,2,…,NT)是全局最优解中的第m个虚拟信道向量；令参考信号在每个数据帧中占用一个时隙，用表示参考信号向量，其中xRm(t)是对应于输入信号向量xm(t)的第m个参考信号向量，将参考信号向量在w(s)(k)作用条件下的估计值表示为其相应的误差表示为同理，在w(s)(k)作用条件下的误码率BER表示为因此，采用遗传算法搜索全局最优系统虚拟信道向量的具体步骤如下：步骤1、在空时信道MIMO无线传输系统发射端，根据实际通信环境设置常数：SE，KE，U，GT，Pc，Pm，其中，SE是种群大小；KE是终止进化代数；U是二进制编码符号串的长度；GT是虚拟信道增益约束常数；Pc是交叉概率；Pm是变异概率；步骤2、在空时信道MIMO无线传输系统发射端，设置k＝0，随机产生初始种群的每一个个体，得到(s＝1,2,…,SE)；采用得到的每一个w(s)(0)，分时隙发送一个参考信号序列xR(t)，一共SE个不同时隙，每个时隙采用一个不同的w(s)(0)(s＝1,2,…,SE)；步骤3、在系统接收端检测参考信号，得到SE个参考信号的向量估计值，即(s＝1,2,…,SE)，然后用不同的w(s)(0)计算误差：或者计算(s＝1,2,…,SE)，将其作为反馈信号，发送每一个或到空时信道MIMO无线传输系统发射端；步骤4、在空时信道MIMO无线传输系统发射端进行如下操作：步骤401、更新进化代数k→k+1；步骤402、将种群中的每一个个体进行编码，即用长度为U的染色体二进制符号串表示；步骤403、根据反馈信号，采用比例选择方法从当前群体中选出优良的个体，使它们有机会作为父代为下一代繁殖子孙，反馈信号值越小的个体被遗传到下一代的概率越大，计算第k代第s个个体被选择的概率为：或(s＝1,2,…,SE)；步骤404、将步骤403中选择的个体随机搭配成对，对每一对互相配对的个体采用单点交叉算子来...

【技术特征摘要】
1.空时信道MIMO无线传输系统遗传优化方法，应用于空时信道MIMO无线传输系统发射端，所述空时信道MIMO无线传输系统发射端包括多路信号发射端，每一路信号发射端包括一个调制滤波放大模块及一根发射天线；该系统发射端还包括多个虚拟信道向量模块、反馈信息接收端及空时优化模块，每一个虚拟信道向量模块对应至少一个信号输入端，每一个信号输入端仅对应一个虚拟信道向量模块，每一个虚拟信道向量模块的输出端仅与一路信号发射端一一对应连接，所述反馈信息接收端与空时优化模块连接，空时优化模块与每一个虚拟信道向量模块连接，空时优化模块与每一个信号输入端连接；所述虚拟信道向量模块用于根据设置的复加权值对与其连接的每一个信号输入端输入的基带信号进行复加权操作，并将所有复加权后的基带信号进行合并后传输给对应的信号发射端；所述反馈信息接收端用于接收由系统接收端发送来的反馈信息，并传输给空时优化模块；所述空时优化模块用于根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值，并对其进行设置，其特征在于，包括以下步骤：A、信号输入端接收到输入的基带信号，将该基带信号传送给其对应的虚拟信道向量模块；B、每一个虚拟信道向量模块根据设置的复加权值对与其连接的每一个信号输入端输入的基带信号进行复加权操作，并将所有复加权后的基带信号进行合并后传输给对应的信号发射端进行发送；C、反馈信息接收端实时接收由系统接收端发送来的反馈信息，并传输给空时优化模块，空时优化模块根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值，并对其进行设置，回到步骤B，所述空时优化模块根据接收到的反馈信息采用空时优化算法计算出各虚拟信道向量模块中各复加权值的方法为采用遗传算法搜索全局最优系统虚拟信道向量，其中，设发射天线数量为NT，也为输入信号向量的数量，接收天线数量为LR，w为系统虚拟信道向量，表示为：这里，向量wm表示第m个虚拟信道向量，包括Nm个虚拟信道wmn，表示为：(m＝1,2,……,NT)，wmn表示每个基带输入信号xmn(t)所对应的虚拟信道，具体为：Nm指代第m个虚拟信道向量模块所对应的信号输入端的数量，n＝1,2,……,Nm，xmn(t)是指第m个虚拟信道向量模块中第n个信号输入端输入的基带输入信号，向量xm(t)是指第m个虚拟信道向量模块的输入信号向量，其包括Nm个基带输入信号xmn(t)(n＝0,1,…,Nm)，xmn(t)为复数信号，表示为(m＝1,2,…,NT)；设种群大小为SE，终止进化代数为KE，并将空时信道MIMO无线传输系统发射端的每个系统虚拟信道向量作为一个个体；在第k代，第s个个体，即第s个系统虚拟信道向量表示为其中，(k＝0,2,…,KE；s＝1,2,…,SE；m＝1,2,…,NT)是第s个个体的第m个虚拟信道向量；令表示在第k代，整个群体搜索到的全局最优解，其中，(m＝1,2,…,NT)是全局最优解中的第m个虚拟信道向量；令参考信号在每个数据帧中占用一个时隙，用表示参考信号向量，其中xRm(t)是对应于输入信号向量xm(t)的第m个参考信号向量，将参考信号向量在w(s)(k)作用条件下的估计值表示为其相应的误差表示为同理，在w(s)(k)作用条件下的误码率BER表示为因此，采用遗传算法搜索全局最优系统虚拟信道向量的具体步骤如下：步骤1、在空时信道MIMO无线传输系统发射端，根据实际通信环境设置常数：SE，KE，U，GT，Pc，Pm，其中，SE是种群大小；KE是终止进化代数；U是二进制编码符号串的长度；GT是虚拟信道增益约束常数；Pc是交叉概率；Pm是变异概率；步骤2、在空时信道MIMO无线传输系统发射端，设置k＝0，随机产生初始种群的每一个个体，得到(s＝1,2,…,SE)；采用得到的每一个w(s)(0)，分时隙发送一个参考信号序列xR(t)，一共SE个不同时隙，每个时隙采用一个不同的w(s)(0)(s＝1,2,…,SE)；步骤3、在系统接收端检测参考信号，得到SE个参考信号的向量估计值，即(s＝1,2,…,SE)，然后用不同的w(s)(0)计算误差：或者计算(s＝1,2,…,SE)，将其作为反馈信号，发送每一个或到空时信道MIMO无线传输系统发射端；步骤4、在空时信道MIMO无线传输系统发射端进行如下操作：步骤401、更新进化代数k→k+1；步骤402、将种群中的每一个个体进行编码，即用长度为U的染色体二进制符号串表示；步骤403、根据反馈信号，采用比例选择方法从当前群体中选出优良的个体，使它们有机会作为父代为下一代繁殖子孙，反馈信号值越小的个体被遗传到下一代的概率越大，计算第k代第s个个体被选择的概率为：或(s＝1,2,…,SE)；步骤404、将步骤403中选择的个体随机搭配成对，对每一对互相配对的个体采用单点交叉算子来进行交叉运算，从长度为U的染色体中随机选择一个交叉点，然后根据设定的交叉概率Pc从交叉点处相互交换两个个体的部分染色体，从而产生出两个新的个体；步骤405、将步骤404中产生的每一个新个体进行变异运算，使每一个新个体根据设定的变异概...

【专利技术属性】
技术研发人员：周渊平，杨贵德，夏文龙，
申请(专利权)人：四川大学，成都万维环球通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51